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da do grêmio politécnico GEOMETRIA 1 ÍNDICE: Relações Métricas num Triângulo Retângulo página: 2 Triângulo Retângulo página: 4 Áreas de Polígonos página: 5 Área do Círculo e suas partes página: 11 Razão entre áreas de figuras planas semelhantes página: 14 Introdução à geometria analítica; Sist. Cartesiano; Pnt. Médio página: 15 Distância entre dois pontos página: 17 Respostas dos EXERCÍCIOS EM CASA página: 19 Edição 2009 Volume 2 de 4 Marcelo Maki Hosoido Cursinho da Poli Grêmio Politécnico Avenida Professor Almeida Prado, 128 Travessa 2 Prédio Biênio 1º andar. Cidade Universitária São Paulo [email protected] Tel: 3091-5372

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GEOMETRIA

1

ÍNDICE:

Relações Métricas num Triângulo Retângulo página: 2

Triângulo Retângulo página: 4

Áreas de Polígonos página: 5

Área do Círculo e suas partes página: 11

Razão entre áreas de figuras planas semelhantes página: 14

Introdução à geometria analítica; Sist. Cartesiano; Pnt. Médio página: 15

Distância entre dois pontos página: 17

Respostas dos EXERCÍCIOS EM CASA página: 19

Edição 2009

Volume 2 de 4

Marcelo Maki Hosoido – Cursinho da Poli – Grêmio Politécnico

Avenida Professor Almeida Prado, 128 – Travessa 2 – Prédio Biênio – 1º andar.

Cidade Universitária – São Paulo

[email protected] Tel: 3091-5372

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2

9ª Aula

Relações Métricas num Triângulo Retângulo

Triângulo Retângulo:

Elementos do triângulo retângulo:

Partes principais:

AB e AC – catetos;

BC – hipotenusa;

AD – altura relativa à hipotenusa do triângulo

ABC.

Outras partes:

BC – a = medida da hipotenusa BC;

AC – b = medida do cateto AC;

AB – c = medida do cateto AB;

BD – m = medida da projeção ortogonal do cateto

AB sobre a hipotenusa BC;

CD – n = medida da projeção ortogonal do cateto

AC sobre a hipotenusa BC;

AD – h = medida da altura relativa à hipotenusa

BC.

Pitágoras:

Em um triângulo retângulo, o quadrado da hipotenusa é

igual à soma dos quadrados dos catetos. Sempre.

Traduzindo...

b = hipotenusa

c = cateto

a = outro cateto

portanto...

b² = a² + c²

esta é a “fórmula” mais importante do curso.

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- determine o valor de X e Y no triângulo retângulo a

seguir:

a) X=20 e Y=12

b) X=12 e Y=20

c) X=18 e Y=10

d) X=10 e Y=18

e) X=20 e Y=10

2- No trapézio retângulo ABCD da figura, os ângulos

assinalados são retos. AB = 2cm, BC = 5cm e CD = 6cm.

Então, a medida do segmento AD, em cm, é:

a) 2,5cm

b) 3,0cm

c) 3,5cm

d) 4,0cm

e) 4,5cm

A

B C

c

m n

b

a

h

D

XY

25

15

A B

C D

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3

EXERCÍCIOS EM CASA:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

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GEOMETRIA

4

7)

10ª Aula

Triângulo Retângulo

Reta tangente à uma circuferência:

Na figura, a reta t é tangente à circunferência de

centro O e raio r no ponto T. Então:

O segmento OT é perpendicular à reta t.

OT = r e OT t

O – centro da circunferência

r – raio

t – reta tangente

T – ponto de tangência

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- Na figura, a reta t é uma tangente exterior às

circunferências de centros A e B e raios 17cm e 7cm,

respectivamente. Sendo 26cm a medida de AB, calcular a

distância entre os pontos de tangência C e D.

2- Na figura, o triângulo ABC é isósceles de base BC =

8cm e está inscrito na circunferência de centro O. Sabendo

que a altura relativa do vértice A mede 8cm, o raio dessa

circunferência mede:

a) 4cm

b) 5cm

c) 4√2cm

d) 5√2cm

e) √6cm

t

T

r

O

A

B

C D

A

B

C D

O

A

B C

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EXERCÍCIOS EM CASA:

1)

2)

3)

4)

5)

11ª e 12ª Aula

Áreas de Polígonos

1- Região ou Superfície Poligonal:

É a superfície interior delimitada pelo contorno

poligonal:

Exemplo (em cm):

2- Introdução

Em Geometria, utilizamos a palavra área quando

nos referimos a um número real positivo que mede uma

superfície numa determinada unidade.

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GEOMETRIA

6

Nos casos mais simples, “quadricula-se a figura”,

ou seja, divide-se a figura do quadrado de lado unitário e

faz-se a contagem desses quadrados para obter a sua área.

Assim, a área da superfície quadrada de lado 3cm acima

representado é 9cm². Observe que a área é 9 e que cm² é a

unidade de medida da superfície.

Daqui para frente será omitida a palavra superfície

ou seja, a expressão “área de um quadrado” será entendida

como “área da superfície que esse quadrado limita”.

Um exemplo de aplicação desse assunto diz

respeito às duas barras de chocolate representadas nas

figuras seguintes. As duas barras são retangulares, têm a

mesma espessura, têm o mesmo perímetro e custam o

mesmo preço.

Medidas em cm...

Como decidir qual das duas barras tem mais

chocolate?

Basta verificar qual delas tem maior área. Em

outras palavras, mais quadradinhos de chocolate, ou seja,

uma boa idéia é “dividir” cada retângulo em quadrados

congruentes e verificar qual delas contém o maior número

de quadrados.

Podemos observar que a barra de cima contém 24

quadrados menores no seu interior, enquanto o de baixo

tem 16. Portanto a barra de cima contém mais chocolate.

Claro que devemos considerar que cada

quadradinho de ambos os chocolates têm a mesma área

(mesmo tamanho).

3- Expressões para o cálculo de algumas áreas:

a) Quadrado (b=h, base igual a altura)

O quadrado é uma figura de quatro lados e

ângulos iguais, ou seja, uma figura regular de ângulos

internos iguais a 90º.

A = b . h

b = medida da base.

h = medida da altura.

A = área do quadrado.

b) Retângulo

O retângulo é uma figura de quatro lados. E

ângulos internos iguais, portanto eles devem valer 90º.

Por essa razão temos os lados iguais aos pares. Veja

no exemplo abaixo, temos o lado de cima igual ao

lado de baixo e o lado da direita igual ao lado da

esquerda.

A = b . h

b = medida da base.

h = medida da altura.

A = área do retângulo.

Obs 1: todo quadrado é um retângulo? SIM!

Obs 2: todo retângulo pode ser um quadrado? NÃO!

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7

Obs 3: Entendeu? Não? Assiste a aula ou pergunta para o

professor.

c) Paralelogramo

Paralelogramo é uma figura que tem lados

paralelos iguais dois a dois. Veja na figura que o lado

de cima é paralelo e mesma medida do lado baixo, e o

lado da direita é paralelo e mesma medida ao lado da

esquerda. Parecido com o retângulo, porém os ângulos

internos apenas possuem a mesma inclinação e podem

não ser todos iguais.

A = b . h

b = medida da base.

h = medida da altura.

A = área do paralelogramo.

Obs 4: todo quadrado é um paralelogramo? SIM!

Obs 5: todo retângulo é um paralelogramo? SIM!

Obs 6: todo paralelogramo pode ser um quadrado? NÃO!

Obs 7: todo paralelogramo pode ser um retângulo? NÃO!

Obs 8: Não entendeu? Já sabe o que fazer e quem

procurar.

d) Triângulo

Já discutimos muito sobre o triângulo. A figura

mais importante do nosso curso. Triângulo é uma

figura de três lados. Basicamente qualquer figura pode

ser decomposto em triângulos e a área de qualquer

figura pode ser composta por triângulos. Em outros

termos, a área do triângulo é o mais importante para

se saber.

A = 𝟏

𝟐 b . h

b = medida da base.

h = medida da altura.

A = área do triângulo.

Obs: repare que, basicamente, área de quadriláteros é a

base que multiplica a altura. Note que a figura do

triângulo pode ser interpretada como metade de um

quadrilátero, como na figura anterior, e por essa razão a

área de um triângulo é “sobre dois”. Entre outras razões, a

área do triângulo é o mais importante, pois as áreas de

outras figuras é o conjunto de triângulos.

Outros exemplos de áreas de triângulos:

A = 𝟏

𝟐 b . h

A área do triângulo pode ser calculado como sendo:

A = 𝟏

𝟐.a.b.sen

Demonstração: Área do triângulo é igual a A= 𝟏

𝟐 b . h

então tracemos uma altura no triângulo acima:

sen = ℎ

𝑎

h = a sen

A= 1

2 b . h

Portanto A= 𝟏

𝟐.a.b.sen

Sendo: a e b = medidas dos lados; = medida do ângulo compreendido; A= área do triângulo.

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8

O triângulo eqüilátero ainda pode ser calculado como:

A = 𝒂² 𝟑

𝟒

Demonstração em aula!!!!

e) Trapézio

O trapézio pode ser decomposto em dois triângulos,

observe:

A=A1+A2= 𝑎 .ℎ

2 +

𝑏 .ℎ

2

Portanto...

... A = 𝒂+𝒃 𝒉

𝟐

b = medida da base maior.

a = medida da base menor

h = medida da altura.

A = área do trapézio.

A área do trapézio é a soma dos triângulos A1 e A2.

f) Losango

Como no trapézio, o losango pode ser decomposto em

dois triângulos.

A=A1+A2= 𝑏 .𝑎 2

2 +

𝑏 .𝑎 2

2

Portanto...

... A = 𝟏

𝟐 a.b

a = medida da diagonal menor.

b = medida da diagonal maior.

A = área do losango.

g) Hexágono Regular

Note que o hexágono regular é uma composição de

seis triângulos

equiláteros:

Portanto a área do

hexágono regular

pode ser calculada

como A = 6 vezes

área de um

triângulo

eqüilátero.

A = 6 𝒂² 𝟑

𝟒

O = centro do hexágono regular.

a = medida dos lados.

A = área do hexágono regular.

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- Na figura, o retângulo ABCD tem área 64cm².

Sabendo que os pontos E, F e G dividem o lado AB em

quatro partes com medidas iguais, a área do triângulo

CEF, em cm², é:

a) 32

b) 16

c) 8

d) 4

e) 2

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GEOMETRIA

9

2- A área do triângulo ABC da figura, em cm², é:

a) 15

b) 15 3

c) 30

d) 30 3

e) 60

3- Na figura, calcular a área do quadrilátero APRB

4- A área de um hexágono regular de lado l é igual a:

a) 2 3 l ²

b) 3 3 l ²

c) 6 3 l ²

d) 3

2 3 l ²

e) 2

3 3 l ²

5- (FUVEST) O triângulo ABC está inscrito numa circunferência de raio 5cm. Sabe-se que A e B são extremidades de um diâmetro e que BC=6cm. Então, a área do triângulo ABC em cm², vale:

a) 24 b) 12

c) 5 3

2

d) 6 2

e) 2 3

EXERCÍCIOS EM CASA (11ª aula):

1)

2)

3)

4)

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10

5)

6)

7)

8)

EXERCÍCIOS EM CASA (12ª aula): 1)

2)

3)

4)

5)

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11

13ª Aula

Área do Círculo e suas partes

1- Área de um círculo:

A = πr²

A= área do circulo.

Demonstração na aula!!!

2- Área de uma coroa circular:

A = π.(R² - r²)

A = área da coroa circular.

A área da coroa é equivalente à área do círculo maior

externo menos o círculo menor interno

3- Área de um setor circular:

Calculamos a área do setor

circular fazendo regra de três:

Área medida da abertura

πR² - 2π (em radianos) ou 360º (em graus)

A setor -

Obs: na regra de três, a medida da abertura do círculo

inteiro deve ser em radianos quando for em radianos, e

em graus quando for em graus.

4- Área de um segmento circular:

Asegmento circular = Asetor - AtriânguloAOB

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- (Carlos Chagas-SP) A área do circulo de centro O

cuja circunferência circunscreve o quadrado

ABCD de lado 4cm, em cm² é:

a) 6π

b) 7π

c) 8π

d) 9π

e) 10π

2- Nas figuras seguintes calcule a área dos setores

circulares assinalados.

a)

b)

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3- Calcule a área do segmento circular indicado na

figura.

EXERCÍCIOS EM CASA: 1)

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2)

3)

4)

5)

6)

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14

14ª Aula

Razão entre áreas de figuras planas

semelhantes

Considere os triângulos semelhantes ABC e SRT da

figura.

A1 = Área do triângulo ABC = 9 𝑋 6

2 = 27

A2 = Área do triângulo SRT = 3 𝑋 2

2 = 3

Sendo a razão linear de semelhança entre eles igual a k,

temos k = 6

2 =

9

3 = 3.

Podemos observar que 𝐴1

𝐴2 =

27

3 = 9 = 3²

Portanto 𝐴1

𝐴2 = k²

Então pressupõe-se que :

Se duas figuras planas são semelhantes entre si, então

a razão entre suas áreas é igual ao quadrado da razão

de semelhança entre elas.

Veja um outro exemplo:

Repare que o triângulo menor de altura B e o triângulo

maior de altura 2B possuem razão linear de semelhança k

igual a 2. Note também que cabem exatamente 4

triângulos, iguais ao triângulo menor, dentro do triângulo

maior. Se a razão linear de semelhança era igual a 2 então

a razão superficial será 2² ou k².

Obs: Observe que todos os polígonos regulares de mesmo

número de lados são semelhantes entre si. Logo, esse

conceito pode ser aplicado no cálculo de áreas.

EXERCÍCIOS DE AULA:

1) A razão entre as áreas de dois decágonos

regulares é 1

9. Sendo 15cm a medida de um lado

do decágono maior, então o lado do menor, em

cm, é:

a) 3

b) 4

c) 5

d) 6

e) 7

2) No triângulo ABC da figura, os pontos M e N são

os pontos médios dos lados AB e AC,

respectivamente.

Sabendo que a área do triângulo ABC é 96m², a área do

quadrilátero BMNC, em m², é:

a) 24

b) 36

c) 60

d) 72

e) 86

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15

EXERCÍCIOS EM CASA:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

15ª Aula

Introdução à geometria analítica; Sistema

Cartesiano; Ponto Médio

1- Sistema Cartesiano Ortogonal:

Podemos dividir o plano com dois eixos. O eixo X e eixo

Y, e com isso temos o plano fica dividido em quatro

quadrantes. Veja:

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GEOMETRIA

16

Os eixos eles são ortogonais entre si, ou seja, formam um

ângulo de 90 graus. Dizemos que 0 é a origem do sistema,

a é a abscissa e b a ordenada do ponto P.

Ox – eixo das abscissas.

Ou – eixo das ordenadas.

2- Pontos em posições notáveis: Observe alguns pontos a seguir:

a) Todo ponto do 1ºQ tem abscissa positiva e

ordenada positiva e reciprocamente.

Exemplo: A (3,5)

b) Todo ponto do 2ºQ tem abscissa negativa e

ordenada positiva e reciprocamente.

Exemplo: B (-2,3)

c) Todo ponto do 3ºQ tem abscissa negativa e

ordenada negativa reciprocamente.

Exemplo: C (-3,-4)

d) Todo ponto do 4ºQ tem abscissa positiva e

ordenada negativa reciprocamente.

Exemplo: D (4,-2)

Considere a situação a seguir:

a) Todo ponto do eixo das abscissas tem ordenada

nula e reciprocamente.

Exemplos: A (4,0) ; B(-6,0) ; O (0,0)

b) Todo ponto do eixo das ordenadas tem abscissa

nula e reciprocamente.

Exemplos: C (0,3) ; D (0,-5) ; O (0,0)

Considere a figura seguinte:

a) A reta suporte das bissetrizes do 1º e 3º

quadrantes é chamada bissetriz dos quadrantes

ímpares e indica-se . A reta passa pelo

primeiro e terceiro quadrantes.

b) A reta suporte das bissetrizes do 2º e 4º

quadrantes é chamada bissetriz dos quadrantes

pares e indica-se . A reta passa pelo segundo e

quarto quadrantes.

c) Todo ponto da bissetriz dos quadrantes ímpares

( ) tem abscissa e ordena iguais e

reciprocamente.

Exemplos: A (5,5) ; B (-4,-4) ; O (0,0)

d) Todo ponto da bissetriz dos quadrantes pares

( ) tem abscissa e ordenada opostas (iguais em

módulo) e reciprocamente.

Exemplos: C (6,-6) ; D (3,-3) ; O (0,0)

3- Ponto médio: Na figura, considere os pontos A (Xa,Ya) ;

B (Xb,Yb) e M (Xm,Ym).

Sendo M (Xm,Ym) o ponto médio de segmento

AB e observando que Xm - Xa = Xb – Xm, temos

que Xm = 𝑋𝑎+𝑋𝑏

2 e analogamente, Ym =

𝑌𝑎+𝑌𝑏

2.

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GEOMETRIA

17

Observe:

Logo, o ponto médio M é dado por

M 𝑿𝒂 + 𝑿𝒃

𝟐,𝒀𝒂 + 𝒀𝒃

𝟐 .

Nestas condições, dizemos que os pontos A e B

são simétricos em relação ao ponto M, estão à

mesma distância.

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- O ponto médio do segmento AB, dados A(5,-2) e

B (7,6) é:

a) (2,6)

b) (5,3)

c) (6,2)

d) (3,5)

e) (5,4)

2- Obtenha as coordenadas do ponto R, simétrico do

ponto T(-1,2) em relação ao ponto S(3,6)

EXERCÍCIOS EM CASA: 1)

2)

3)

4)

5)

6)

16ª Aula

Distância entre dois pontos

Na figura, considere os pontos distintos A(Xa,Ya)

e B(Xb,Yb), de modo que o segmento AB não seja

paralelo ao eixo X nem ao eixo Y. podemos obter o

triângulo retângulo ABC, sendo C(Xb,Ya).

D - distância entre os pontos A e B.

Δx – diferença entre as abscissas dos pontos A e B.

Δy – diferença entre as ordenadas dos pontos A e B

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GEOMETRIA

18

Então, aplicando o Teorema de Pitágoras no triângulo

ABC, temos que

d² = (Δx)² + (Δy)²

daí, d = (Δx)² + (Δy)²

Observações:

1) Sendo (Xb – Xa)² = (Xa – Xb)², resulta que a

ordem escolhida para a diferença Δx não altera o

valor de d, e o mesmo vale para a diferença Δy.

Em resumo, é indiferente calcular o d por meio de

(Xa − Xb)² + (Ya− Yb)² ou por meio de

(Xb − Xa)² + (Yb − Ya)².

2) A medida de um segmento não pode ser negativa

pois trata-se de um módulo.

EXERCÍCIOS DE AULA:

1- Calcular a distância entre os pontos A(2,-1) e

B(-1,3).

2- A distância entre os pontos A(2k,0) e B(k,k-1) é

igual a 5 se, e somente se:

a) k = -1 ou k = 2

b) k = -2 ou k = 1

c) k = -1 ou k = -2

d) k = 2 ou k = 1

e) k = 0 ou k = 2

EXERCÍCIOS EM CASA:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

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19

Respostas dos EXERCÍCIOS EM CASA:

9ª aula

1) a) 13 b) 6 c) 4 d) 9 e) 12 f) 4,8

2) a) 4 2 b) 3 c) 2 3 d) 2 e) 12 f) 3

3) a) 3 b)10

4) D 5) 13cm 6) D 7) C

10ª aula

1) E 2)E 3)B 4)C 5)12cm

11ª aula

1)A 2)C 3)B 4)A 5)48 azulejos 6)D

7)A 8)21

12ª aula

1)B 2)B 3)34m² 4)E 5)2 13

13ª aula

1)a)2

3𝜋 cm² b)

2

3𝜋 − 3 cm² c)2

2

3𝜋 − 3 cm²

d) 4

3π − 3 cm² e)π cm² f)(4-π) cm² g)(π-2) cm²

h) 2(π-2) cm² i) 2(4-π) cm²

2) E 3)D 4)D 5)C 6)E

14ª aula

1)C 2)C 3)18 4)A 5)16

65 6)D

15ª aula

1)

2)a)6 b)-6 c)-8 d)8

3)B 4)a) M(4,7) b)M(2,-3) c)M(0,2) d)M(-3,1

2)

5)B 6)F(9,-3)

16ª aula

1)a)5 b)2 5 2)B 3)2(1+ 2)

4) a) a=3 ou a=-3 b) a=2 ou a=12

5)C 6)(0,4) ou (0,10)

CURSINHO DA POLI-USP DO GRÊMIO POLITÉCNICO